JPH08122426A - レーザ距離測定装置およびレーザ距離測定方法 - Google Patents

レーザ距離測定装置およびレーザ距離測定方法

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JPH08122426A
JPH08122426A JP25547194A JP25547194A JPH08122426A JP H08122426 A JPH08122426 A JP H08122426A JP 25547194 A JP25547194 A JP 25547194A JP 25547194 A JP25547194 A JP 25547194A JP H08122426 A JPH08122426 A JP H08122426A
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laser
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distance measuring
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藤 正 彦 加
Hiroshi Matsuzaki
崎 弘 松
Yasuhiko Iijima
島 恭 彦 飯
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度影響に左右されることなく、正確な距離
データを得ることができるレーザ距離測定装置を提供す
る。 【構成】 レーザ光源であるレーザダイオード2から発
せられた送信レーザ光LTを走査するための回転多面鏡
3と、目標Tで反射された受信レーザ光LRを受ける集
光手段5と、送信レーザ光LTおよび集光手段5を通過
した受信レーザ光LRを電気信号に変換して比較する距
離検出器8を備え、レーザダイオード2に対して回転多
面鏡3を送信レーザ光LTが直進する回転角位置を有す
る配置にすると共に、直進した送信レーザ光LTを受け
て距離検出器8に送る光学的経路としての光ファイバー
20を備えたレーザ距離測定装置1。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光源から発した
レーザ光を目標に対して走査させて距離を測定するレー
ザ距離測定装置およびレーザ距離測定方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】この種のレーザ距離測定装置は、レーザ
光源から発した送信レーザ光を回転多面鏡を用いて走査
し、目標で反射した受信レーザ光を受けることにより、
送信レーザ光と受信レーザ光の時間的なずれに基づいて
目標までの距離を測定する。
【0003】図3はレーザ光の距離検出器の概略を示す
回路図である。距離検出器は、レーザ出力回路101に
接続された出力部102から送信レーザ光LTの一部を
参照光L1として受ける送信側センサ103と、目標で
反射した受信レーザ光LRを受ける受信側センサ104
を備えると共に、各センサ103,104を各々のアン
プ105,106を介して検波回路107に接続した構
成になっている。
【0004】検波回路107では、図4に示すように、
受信レーザ光LRおよび参照光L1を電気信号に変換
し、双方の時間的なずれに基づいてオン・オフを繰り返
す検波信号を得る。このときの、図中におけるオン状態
の幅(時間)tが目標までの距離に比例することとな
り、これを距離データRDとして出力する。
【0005】なお、このようなレーザ距離測定装置に関
しては、例えば、1990年12月10日に原書房が発
行した「ミサイル工学事典」の第406頁〜第408頁
に若干の記載がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
レーザ距離測定装置にあっては、環境温度や自己発熱に
より、出力される距離データRDに誤差が生じることが
あった。その主な原因としては、反射光である受信レー
ザ光LRに較べてほぼ直接的に入力される参照光L1を
電気信号に変換する際に、温度影響によって参照光L1
の信号に図4中の点線で示すような相対的なずれが生じ
ることが挙げられる。これにより検波信号のオン状態の
幅(t)がずれを含んだ幅teとなり、距離データRD
に誤差が生じる結果となっていた。
【0007】このため、従来のレーザ距離測定装置にあ
っては、測定距離の精度を高めるうえでの改善が必要で
あった。
【0008】
【発明の目的】本発明は、上記したような従来の課題に
着目して成されたもので、温度影響に左右されることな
く、正確な距離データを得ることができるレーザ距離測
定装置およびレーザ距離測定方法を提供することを目的
としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるレーザ距
離測定装置は、請求項1として、レーザ光源と、レーザ
光源から発せられた送信レーザ光を走査するための回転
多面鏡と、目標で反射された受信レーザ光を受ける集光
手段と、送信レーザ光および集光手段を通過した受信レ
ーザ光を電気信号に変換して比較する距離検出器を備
え、レーザ光源に対して回転多面鏡を送信レーザ光が直
進する回転角位置を有する配置にすると共に、直進した
送信レーザ光を受けて距離検出器に送る光学的経路を備
えた構成とし、請求項2として、光学的経路が光ファイ
バーである構成としており、上記の構成を課題を解決す
るための手段としている。
【0010】また、本発明に係わるレーザ距離測定方法
は、送信レーザ光と目標で反射した受信レーザ光の時間
的なずれに基づいて目標までの距離を測定するレーザ距
離測定方法において、送信レーザ光を一定の長さの光学
的経路に通してこれを基準レーザ光とし、送信レーザ光
と基準レーザ光との時間的なずれに基づいて光学的経路
の長さを測定し、その測定結果に基づいて目標までの測
定距離を補正する構成としており、上記の構成を課題を
解決するための手段としている。
【0011】
【発明の作用】本発明の請求項1に係わるレーザ距離測
定装置では、送信レーザ光と目標で反射した受信レーザ
光との時間的なずれに基づいて目標までの距離を測定す
ると共に、送信レーザ光と請求項2に記載した光ファイ
バーのような一定の長さを有する光学的経路を通過させ
た送信レーザ光との時間的なずれに基づいて同光学的経
路の長さを測定する。
【0012】これにより、レーザ距離測定装置は、距離
検出器において、温度影響により送信レーザ光の信号に
ずれが生じていると、一定の長さであるはずの光学的経
路の測定結果にずれの分に相当する誤差が生じているこ
とを検知し、その誤差に基づいて目標の測定距離を補正
し得ることとなる。
【0013】また、本発明の請求項3に係わるレーザ距
離測定方法では、送信レーザ光を一定の長さの光学的経
路に通してこれを基準レーザ光とし、送信レーザ光と基
準レーザ光との時間的なずれに基づいて光学的経路の長
さを測定することで、温度影響により送信レーザ光の信
号にずれが生じている場合には、一定の長さであるはず
の光学的経路の測定結果にずれの分に相当する誤差が生
じていることを検知し得ることとなり、その測定結果
(誤差)に基づいて目標までの測定距離を補正すること
により正確な距離データが得られる。
【0014】
【実施例】以下、図面に基づいて、本発明に係わるレー
ザ距離測定装置の一実施例およびレーザ距離測定方法を
説明する。
【0015】図1(a)に示すように、レーザ距離測定
装置1は、レーザ光源としてのコリメータ付きレーザダ
イオード2と、レーザダイオード2から平行光として発
せられた送信レーザ光LTを図1(b)に示すように、
目標Tに向けて反射しかつモータ4の出力により回転軸
3aを中心に回転してその回転方向(図1(b)X方
向)に送信レーザ光LTを移動させる回転多面鏡3と、
回転多面鏡3の中心を通過する軸Pまわりに回転軸3a
を回動させて回転方向に移動する送信レーザ光LTを回
転多面鏡3の回転方向と直交する方向(図1(a)上下
方向、図1(b)Y方向)に移動させるノッディング機
構10と、目標Tで反射された受信レーザ光LRを回転
多面鏡3を介して受ける集光手段5と、送信レーザ光L
Tと集光手段5を通過した受信レーザ光LRを電気信号
に変換して比較する距離検出器8を備えている。
【0016】距離検出器8は、ケース7の後壁7aに設
置してあって、受光部であるフォトダイオード6を備え
ると共に、従来技術の項で図3を用いて説明したよう
に、送信レーザ光LTの一部を参照光(L1)として受
けるようになっている。
【0017】また、レーザ距離測定装置1は、レーザ光
源であるレーザダイオード2に対して、回転多面鏡3を
送信レーザ光LTが直進する回転角位置(図中仮想線で
示す位置)を有する配置にすると共に、図中矢印Aで示
す直進した送信レーザ光LTを受ける光学的経路として
の光ファイバー20を備えている。光ファイバー20
は、送信レーザ光(参照光)LTに対して適当な時間差
が得られる程度の長さ有し、受けた送信レーザ光LTを
基準レーザ光LSとして距離検出器8のフォトダイオー
ド6に送る。
【0018】ノッディング機構10は、ケース7の底部
7bに対向して設けた一対のスタンド11,11と、こ
れらのスタンド11,11間に回動可能に設けたベース
12と、ベース12を回動させるトルカ13と、ベース
12の回動方向を切換えるレゾルバ14とからなってお
り、回転多面鏡3の中心を通過する軸Pとベース12の
回動中心とが合致するようにして回転多面鏡3およびモ
ータ4をベース12上に載置することにより、送信レー
ザ光LTを図1(a)上下方向に移動させるようにして
いる。
【0019】集光手段5は、回転多面鏡3の近傍に設け
た第1折返しミラー5aと、第1折返しミラー5aの上
方に設けた第2折返しミラー5bと、第2折返しミラー
5bとフォトダイオード6との間に設けた干渉フィルタ
付き集光レンズ5cとからなっており、この実施例では
集光手段5を回転多面鏡3の両側に設けている。
【0020】この場合、受信レーザ光LRを受けて反射
する回転多面鏡3の反射領域Rを当該回転多面鏡3の回
転方向における2つの象限に分けて設定する。すなわ
ち、2つの反射領域Ra,Rbを設定すると共に、2組
の集光手段5,5の各第1折返しミラー5a,5aが2
つの反射領域Ra,Rbにそれぞれ対向するようになす
ことにより、受光量を減少させることなく回転多面鏡3
における各鏡面の面積の縮小化を図ることができるよう
にしている。
【0021】このレーザ距離測定装置1において、地上
の目標Tまでの距離を斜め上方から測定する場合、ま
ず、レーザダイオード2から平行に発せられた送信レー
ザ光LTは、回転多面鏡3から目標Tに向けて反射され
る。この際、送信レーザ光LTは、回転多面鏡3の回転
により、その回転方向(図1(b)X方向)に移動する
と共に、ノッディング機構10のトルカ13の作動によ
り、回転多面鏡3の回転方向と直交する方向(図1
(b)Y方向)にも移動することから、図1(b)に示
すように、目標Tおよびその近傍における略扇形平面の
走査がなされることとなる。
【0022】目標Tで反射された受信レーザ光LRは、
回転多面鏡3の回転方向における2つの象限に分けて設
定された反射領域Ra,Rbで反射して、各反射領域R
a,Rbに対応する集光手段5,5を通過し、距離測定
器8のフォトダイオード6に到達する。そして、距離測
定器8において、送信レーザ光(参照光)LTと受信レ
ーザ光LRを電気信号に変換して比較することにより、
両レーザ光LT,LRの信号の時間的なずれに基づいて
目標Tまでの距離を測定する。
【0023】ここで、この種のレーザ距離測定装置で
は、従来技術の項で図4を用いて説明したように、環境
温度や自己発熱により、距離測定器8に直接的に入力さ
れる送信レーザ光(参照光L1)の信号にずれが生じる
ことがある。この場合、図2において実線で示す本来の
測定データに対して、点線で示すずれを含んだ距離デー
タが得られることとなり、所定の距離RTに対応する出
力信号V2が相対的なずれの分だけ異なる出力信号V1
となる。
【0024】そこで、当該レーザ距離測定装置1は、上
述の如く目標Tまでの距離を測定する一方で、回転多面
鏡3が所定の回転角位置になったときに送信レーザ光L
Tを直進させてこれを光ファイバー20で受け、その送
信レーザ光LTを基準レーザ光LSとして距離測定器8
のフォトダイオード6に送ることにより、距離測定器8
において、送信レーザ光(参照光)LTの信号と基準レ
ーザ光LSの信号との時間的なずれに基づいて同光ファ
イバー20の長さを測定する。
【0025】これにより、レーザ距離測定装置1は、温
度影響によって送信レーザ光(参照光)LTの信号にず
れが生じていると、一定の長さであるはずの光ファイバ
ー20の測定結果にずれの分に相当する誤差が生じてい
ることを検知し、その誤差に基づいて目標Tの測定距離
を補正し得ることとなる。
【0026】つまり、図2において、光ファイバー20
の長さRFに対応した基準の出力信号VSは予め設定さ
れているので、その出力信号VSと同光ファイバー20
の長さRFを測定したときの出力信号VFとから温度影
響による誤差eが生じていることを検知することができ
る。したがって、目標までの距離RTを測定したときの
出力信号V1を先の誤差eに基づいて補正することによ
り、実際の距離RTに対応した出力信号V2が得られる
こととなる。
【0027】なお、上記の補正は、例えば当該レーザ距
離測定装置を入力源とする画像認識装置において、画像
処理の際に行うようにしてもよい。
【0028】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の請求
項1に係わるレーザ距離測定装置によれば、基準の距離
データを得るための光学的経路を採用したことから、温
度影響によって測定した距離データに誤差が生じるよう
な場合においても、これを補正することができ、測定精
度を高めることができる。
【0029】また、本発明の請求項2に係わるレーザ距
離測定装置によれば、光ファイバーを採用したことによ
り、温度影響を受けにくい光学的経路を構成することが
できると共に、構造を簡略化することができるなどの効
果がある。
【0030】さらに、本発明の請求項3に係わるレーザ
距離測定方法によれば、温度影響によって測定した距離
データに誤差が生じるような場合においても、これを補
正して正確な距離データを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるレーザ距離測定装置の一実施例
を示すケースを破断した状態の斜視説明図(a)および
走査パターン説明図(b)である。
【図2】目標までの距離とレーザ距離測定装置の出力信
号との関係を説明するグラフである。
【図3】距離検出器の概要を説明する回路図である。
【図4】受信レーザ光の信号、送信レーザ光の信号、お
よび両信号から得た検波信号を説明する図である。
【符号の説明】
1 レーザ距離測定装置 2 レーザダイオード(レーザ光源) 3 回転多面鏡 5 集光手段 8 距離検出器 20 光ファイバー(光学的経路) LR 受信レーザ光 LS 基準レーザ光 LT 送信レーザ光 T 目標
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯 島 恭 彦 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光源と、レーザ光源から発せられ
    た送信レーザ光を走査するための回転多面鏡と、目標で
    反射された受信レーザ光を受ける集光手段と、送信レー
    ザ光および集光手段を通過した受信レーザ光を電気信号
    に変換して比較する距離検出器を備え、レーザ光源に対
    して回転多面鏡を送信レーザ光が直進する回転角位置を
    有する配置にすると共に、直進した送信レーザ光を受け
    て距離検出器に送る光学的経路を備えたことを特徴とす
    るレーザ距離測定装置。
  2. 【請求項2】 光学的経路が光ファイバーであることを
    特徴とする請求項1に記載のレーザ距離測定装置。
  3. 【請求項3】 送信レーザ光と目標で反射した受信レー
    ザ光の時間的なずれに基づいて目標までの距離を測定す
    るレーザ距離測定方法において、送信レーザ光を一定の
    長さの光学的経路に通してこれを基準レーザ光とし、送
    信レーザ光と基準レーザ光との時間的なずれに基づいて
    光学的経路の長さを測定し、その測定結果に基づいて目
    標までの測定距離を補正することを特徴とするレーザ距
    離測定方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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